分子核医学课件

1、分子核医学,Molecular nuclear medicine,目 录,分子核医学的定义是：以分子识别作为理论基础，利用放射性核素标记的示踪剂，从分子水平去认识生命现象和疾病发生、发展的规律，从而诊断与治疗疾病的一门综合性的边缘性学科。,第一节 分子核医学的理论基础,一、分子核医学的特点 1分子核医学不再从器官角度而是从生理、生化的角度，并深入至分子水平去认识疾病，它要回答的是有关细胞信息传导、基因表达、生化代谢等方面的问题。因此，在临床上出现明显的解剖和功能改变之前的几周或几个月，分子核医学就能提供疾病变化的分子信息。,2通过利用特定的放射性示踪剂，分子核医学可为我们提供一个观察细胞间和细胞内的生化过程变化的窗口。通过这个窗口，可将以某种生化过程变化为表型的疾病与其相应的基因型联系起来，从而使我们对疾病的认识、诊断和治疗提高到一个新的水平。以后我们对疾病的分类和诊断可能主要依据疾病的生化代谢改变及其基因的异常或基因的损伤，而基于上述认识的疾病治疗也将更具针对性。,二、当代分子生物学研究成果是分子核医学理论的源泉,分子生物学进展及相关技术的研究成果已渗透到医学的各个领域，从而全面地带

2、动当今基础医学和临床医学的发展，分子核医学的出现是分子生物学向核医学渗透的必然结果。分子核医学理论是建立在分子生物学及相关技术最新研究成果基础之上的，分子生物学的进展还将会不断地为分子核医学的发展提供新方法和新思路。,高等生物细胞间和细胞内的信息传递是协调各种细胞功能、维持机体内、外环境的稳态和生命活动的基础。在细胞间传递的信息分子主要有神经递质、激素和细胞因子等。这些信息分子通过神经或体液途径从某种细胞传递至另一种细胞，并通过与细胞受体的结合而将信息进一步传递至细胞内，引起细胞产生多种生理效应乃至基因的表达。,三、分子识别是分子核医学 理论的基石,第二节 当前分子核医学的几个 重要研究领域 以肿瘤的诊治为例,1、放射免疫显像和放射免疫治疗； 2、放射受体显像和受体介导的靶向治疗 ； 3、放射基因显像和基因的放射治疗； 4、代谢显像,1、放射免疫显像（RII） 将放射性核素标记的抗肿瘤抗原作为显像剂引入机体，定向的与肿瘤细胞相关抗原结合，使肿瘤组织局部聚集一定量的显像剂，用相机或SPECT进行平面或断层显像，即可显示肿瘤及其转移灶的部位、大小、范围。,一、放射免疫显像和放射免疫治疗,2

3、、放射免疫治疗（RIT） RIT的临床研究和应用情况远不如 Rll，主要原因是：肿瘤对标记单抗的摄取率不高，且标记抗体是结合在细胞膜上，位于核内的DNA，被射线随机击中的机率低，肿瘤细胞难以获得致死性照射剂量；其次，RIT所需注射的抗体用量远较Rll为大，且又需反复注射，HAMA成为制约RIT的另一突出问题。 随着越来越多的高性能多肽类放射性药物的出现，RIT疗效可望得到改善。,二、放射受体显像和受体介导的 靶向治疗,近年来，越来越多的受体分子结构被阐明，在已知配体结合位点结构的基础上研制开发的亲和力高、特异性强、体内稳定的多肽类放射性药物为受体显像和受体介导的放射配体治疗提供了非常便利的条件。受体显像和受体介导的放射配体治疗已成为近年来的研究热点，并将成为21世纪分子核医学发展的主要方向之一。,1、放射受体显像 由于基因扩增或基因突变等原因，肿瘤细胞膜上常有一些受体的超量表达，利用放射性配体与肿瘤细胞上的特异性受体结合而使肿瘤显像既是一种敏感性和特异性较高的检测方法，同时对于指导治疗和进行疗效评价也具有重要价值。目前研究较多的是对一些调节性肽类受体，如促生长抑制素（SMS）受体、血管

4、活性肠肽（VIP）受体、 P物质（SP）受体等进行显像 。,2、受体介导的靶向治疗 配体与相应的膜受体结合，除了能传递信息外，还可通过内在化过程与受体一起不断地进入细胞内。进入胞浆内的配体和受体可在溶酶体酶的作用下被降解，而受体也可再循环返回至胞膜。若用合适的放射性核素标记能抵抗生物降解的特异性配体，则伴随着此过程，放射性配体可在细胞浆内集聚。这样，结合在膜上和集聚在细胞内的放射性核素发出的射线，便可有效地杀伤肿瘤细胞。,三、放射基因显像和基因的放射治疗,反义技术（antisense technology）是近年来在癌基因研究基础上发展起来基因治疗新技术，它利用人工合成或生物合成的反义寡核苷酸通过碱基互补的原理特异地结合到靶基因上，抑制相应基因的转录和翻译而达到治疗肿瘤或进行肿瘤显像的目的。,四、代谢显像,代谢的示踪研究一直是核医学中的主旋律。PET的问世，使我们可以利用人体组织的同位素13N、15O和18F等正电子核素标记物进行分子水平的显像，高精度地显示活体内代谢和生化活动，获取人体各种定量的生理参数。以PET为主要手段的代谢显像是当前分子核医学中非常活跃的一个研究领域。以18F标

5、记脱氧葡萄糖作为示踪剂进行PET显像，在肿瘤的诊断、鉴别诊断、预后及疗效判断等方面的研究中均取得了显著的进展。,补充教材： 放射性核素示踪技术,一、定义：放射核素示踪技术是利用放射性核素及其标记化合物作为示踪剂，应用射线探测方法来检测它的行踪，来研究生物体内各种代谢物质的吸收，分布、排泄、转移及研究疾病诊断的一门科学。,二、主要特点 1.灵敏度高：可测出10-1410-18 g水平，最精确的化学分析只能测10-12 g水平。 2.检测方法简单多样。 3.合乎生理条件：被研究的物质是生物体内原有的成分。用放射性核素标记化合物所用化学量很少，但足以用核探测仪器测出，引入机体后几乎不会改变体内原有物质的含量，所以基本上不会改变体内或体外系统的正常生理平衡，实验结果接近正常生理状态物质的变化。 4.能定位和定性。,三、基本原理 放射性核素示踪实验的原理基于两个方面：一是放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物具有相同的化学及生物学性质；二是它们之间有不同的物理性质，即放射性核素能发出各种不同的射线，可被放射性探测仪器所测定或被感光材料所记录。,四、基本方法 根据实验的目的不同，示踪实验的设

6、计归纳起来可分以下几种类型： 1、整体示踪实验：指将标记物引入完整的机体，从体外或取标本观察标记物的去向，以了解机体在生理、病理过程中物质的分布及运动转化规律，主要用于研究物质在体内的吸收，分布、代谢和排泄等运动规律以及研究机体组织器官的功能和形态变化。有时还用于验证离体实验的结果。,2、离体示踪实验： 指从整体中分离出来的组织或细胞等简单系统进行的实验。如短期培养的组织切片或细胞悬液、体外培养生长的细胞株。多用于某些特定物质如蛋白质、核酸等的转化规律以及某些精细结构的功能研究.,3、双标记示踪实验： 其原理就是将一种分子的两个部分分别带上不同的示踪原子，通过采用相应的测量方法，分析两种标记原子的量，观察它们经过运动转化前后比值的变化，判断该两种观察对象是否具有相同的运转规律。双标记实验的应用越来越被重视。,五、具体应用类型,1、物质分布示踪技术 2、物质转运示踪技术 核素示踪是研究物质转运的最重要手段之一，有（1）血浆组织间的转运 ；(2)生物膜两侧的物质转运；(3)亚细胞水平的物质转运研究 3、细胞增殖规律的研究 4 、放射自显影术,六、放射自显影术,1、定义 利用放射性核素放出的核射线使感光材料中的卤化银感光，形成图像，来记录、检查和测量标本中放射性示踪剂的部位及强弱的方法，称为放射自显影术（autoradiography, ARG）,简称自显影。,2、放射自显影的原理 原理和普通光学摄影的原理基本相同，都是使感光材料曝光后，经过显影和定影处理，得到图像。放射自显影术是利用放射性示踪剂中的放射性核素放出的射线直接作用于感光材料（乳胶），形成潜影，经过显影、定影处理而得到与放射性有无、强弱相一致的图像 。,举例：用体外培养外周血淋巴细胞，3H-TdR掺入放射自显影测定淋巴细胞转化率来衡量机体的细胞免疫功能状态，是近年来被应用的一种方法之一。又如，通过累积外周血淋巴细胞的分裂中期细胞做标记染色体的自显影来探讨放射遗传效应已被成功地用于放射损伤研究中。,

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